2020-2021备战高考化学铁及其化合物推断题综合题附答案解析一、铁及其化合物1．印刷电路板（PCB）是用腐蚀液（FeCl3溶液）将覆铜板上的部分铜腐蚀掉而制得。
一种制作PCB并将腐蚀后废液（其中金属阳离子主要含Fe3+、Cu2+、Fe2+）回收再生的流程如图。
请回答：（1）腐蚀池中发生反应的化学方程式是__。
（2）上述各池中，没有发生化学变化的是__池。
（3）由置换池中得到固体的操作名称是__。
（4）置换池中发生反应的离子方程式有__。
（5）请提出利用酸从固体中回收Cu并将滤液回收利用的合理方案：__。
（6）向再生池中通入Cl2也可以使废液再生，相比Cl2，用双氧水的优点是__。
【答案】Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2沉降过滤 Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu 用盐酸溶解固体中的Fe，过滤后得到Cu，并将滤液加入再生池避免有毒气体污染环境【解析】【分析】腐蚀液（FeCl3溶液）将覆铜板上，发生反应为：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，再在沉降池中沉降后加入铁粉置换出铜单质、以及铁与铁离子反应生成亚铁离子，再生池中主要指FeCl2，通入过氧化氢氧化生成FeCl3，循环利用。
【详解】（1）腐蚀液（FeCl3溶液）将覆铜板上腐蚀池中发生反应的化学方程式为：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2；（2）腐蚀池中发生：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2；置换池中铁粉置换出铜、以及铁与铁离子反应生成亚铁离子，再生池中过氧化氢氧化FeCl2，没有发生化学变化的是沉降池；（3）置换池中铁粉置换出铜，固液分离的操作为过滤；（4）置换池中铁粉置换出铜、以及铁与铁离子反应生成亚铁离子，其离子反应方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu；（5）根据金属活动性顺序表可知，铁能与稀盐酸发生反应，而铜不与稀盐酸反应，所以用盐酸溶解固体中的Fe，过滤后得到Cu，并将滤液加入再生池；（6）Cl2有毒，污染环境，需要尾气处理，加双氧水氧化后生成水，避免有毒气体污染环境，故答案为：避免有毒气体污染环境。
2．物质X是某新型净水剂的中间体，它可以看成由AlCl3（在180℃升华）和一种盐A按物质的量之比1：2组成。
在密闭容器中加热X使之完全分解，发生如下转化：请回答下列问题：（1）X的化学式为__。
（2）将E混合晶体溶于水配成溶液，向溶液中加入过量稀NaOH溶液时发生的总反应的离子方程式为__。
（3）高温下，若在密闭容器中长时间煅烧X，产物中还有另外一种气体，请设计实验方案验证之_。
【答案】AlCl3·2FeSO4 Al3++2H++6OH-=AlO2-+4H2O 将气体通入足量NaOH溶液中，收集余气，把一条带火星的木条伸入其中，若复燃，则说明是O2【解析】【分析】固体氧化物B溶于稀盐酸后得到的溶液C中滴加KSCN溶液，混合液变血红色，说明B中含有Fe3+，则B为Fe2O3，C为FeCl3溶液，无色D气体能使品红褪色，则D为SO2，由元素守恒可知A中含有Fe、S、O元素，A加热分解能生成氧化铁和二氧化硫，则盐A为FeSO4，氧化铁的物质的量为3.2g160g/mol=0.02mol，生成二氧化硫为0.448L22.4L/mol=0.02mol，由Fe、S原子为1：1可知生成SO3为0.02mol，4.27g混合晶体E为AlCl3和SO3，AlCl3的物质的量为4.27g-0.02mol80g/mol133.5g/mol=0.02mol，X的组成为AlCl3∙2FeSO4，以此解答该题。
【详解】(1)根据上述分析，X的化学式为AlCl∙2FeSO4；(2)将E混合晶体溶于水配成溶液，三氧化硫反应生成硫酸，则硫酸与氯化铝的物质的量相等，逐滴加入过量稀NaOH溶液，该过程的总反应的离子方程式为：Al3++2H++6OH-=AlO2-+4H2O；(3)若在高温下长时间煅烧X，生成的三氧化硫再分解生成二氧化硫和氧气，另一种气体分子式是O2，检验氧气的方法为：将气体通入足量NaOH溶液中，收集余气，把一条带火星的本条伸入其中，若复燃，则说明是O2。
3．某盐A是由三种元素组成的化合物，且有一种为常见金属元素，某研究小组按如下流程图探究其组成：请回答：(1)写出组成 A的三种元素符号______。
(2)混合气体B的组成成份______。
(3)写出图中由C转化为E的离子方程式______。
(4)检验E中阳离子的实验方案______。
(5)当A中金属元素以单质形式存在时，在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀，写出负极的电极反应式______。
【答案】Fe、O、S SO2和SO3 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+ Fe-2eˉ=Fe2+【解析】【分析】由红棕色固体溶于盐酸得到棕黄色溶液，可知C为氧化铁、E为氯化铁溶液，说明A中含有铁元素和氧元素，1.6g氧化铁的物质的量为 1.6g160g/mol=0.01mol；由气体B与足量氯化钡溶液反应生成白色沉淀可知，白色沉淀D为硫酸钡、气体B中含有三氧化硫，由硫原子个数守恒可知，三氧化硫的物质的量为 2.33g233g/mol=0.01mol，气体B的物质的量为0.448 22.4/LL mol=0.02mol，由A是由三种元素组成的化合物可知，A中含有硫元素、气体B为二氧化硫和三氧化硫的混合气体，二氧化硫的物质的量为（0.02—0.01）mol=0.01mol，m （SO3）+m（SO2）+m（Fe2O3）=0.01mol×80g/mol+0.01mol×64g/mol+1.6g=3.04g，说明A 中nFe）：n（S）：n（O）=1：1：4，则A为FeSO4。
【详解】（1）由分析可知，A为FeSO4，含有的三种元素为Fe、O、S，故答案为：Fe、O、S；（2）由分析可知，三氧化硫的物质的量为 2.33g233g/mol=0.01mol，气体B的物质的量为0.448 22.4/LL mol=0.02mol，由A是由三种元素组成的化合物可知，A中含有硫元素、气体B为二氧化硫和三氧化硫的混合气体，故答案为：SO2和SO3；（3）C为氧化铁、E为氯化铁溶液，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；（3）E为氯化铁溶液，检验铁离子的实验方案为可取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+，故答案为：取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E中阳离子为Fe3+；（5）铁在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀，铁做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe-2eˉ=Fe2+，故答案为：Fe-2eˉ=Fe2+。
【点睛】注意从质量守恒的角度判断A的化学式，把握二氧化硫的性质、铁离子检验为解答的关键。
4．以废旧锌锰电池中的黑锰粉（MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等）为原料制备MnCl2，实现锰的再利用。
其工作流程如下：（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。
O 2氧化MnO(OH)的化学方程式是_______。
（2）溶液a 的主要成分为NH 4Cl ，另外还含有少量ZnCl 2等。
① 溶液a 呈酸性，原因是______。
② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液a______（填操作），可得NH 4Cl 粗品。
③ 提纯NH 4Cl 粗品，有关性质数据如下： 化合物ZnCl 2 NH 4Cl 熔点365℃ 337.8℃分解 沸点 732℃ -------------根据上表，设计方案提纯NH 4Cl ：________。
（3）检验MnSO 4溶液中是否含有Fe 3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明溶液中Fe 3+沉淀完全。
（4）探究过程Ⅱ中MnO 2溶解的适宜条件。
ⅰ．向MnO 2中加入H 2O 2溶液，产生大量气泡；再加入稀H 2SO 4，固体未明显溶解。
ⅱ．向MnO 2中加入稀H 2SO 4，固体未溶解；再加入H 2O 2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。
① 用化学方程式表示ⅱ中MnO 2溶解的原因：________。
② 解释试剂加入顺序不同，MnO 2作用不同的原因：________。
上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。
【答案】4MnO(OH)+O 2==4MnO 2+2H 2O NH 4++H 2O ⇌NH 3·H 2O+H +（或NH 4+水解产生H +） 蒸发浓缩，趁热过滤 加热NH 4Cl 粗品至340℃左右，NH 4Cl = NH 3 + HCl ；收集产物并冷却，NH 3 + HCl=NH 4Cl ，得到纯净NH 4Cl 。
KSCN 溶液，不变红MnO 2+H 2O 2+H 2SO 4==MnSO 4+2H 2O+O 2↑i 中2MnO 作催化剂，反应快，2MnO 只催化分解22H O ii 中2MnO 作氧化剂，加入稀24H SO 后，2MnO 的氧化性增强，被22H O 还原为4MnSO 。
【解析】【详解】（1）根据流程图可知，经过过程Ⅰ，得到了MnO 2粗品，则O 2将MnO(OH)氧化成MnO 2，根据得失电子守恒，1molO 2得到4mol 电子，1molMnO(OH)失去1mol 电子，则O 2和MnO(OH)的比例为1∶4，再根据原子守恒可配平方程式，答案为4MnO(OH)+O 2=4MnO 2+2H 2O ；（2）①ZnCl 2和NH 4Cl 均为强酸弱碱盐，均会水解，铵根离子水解使溶液呈酸性，答案为NH 4++H 2O ⇌NH 3·H 2O+H +（或NH 4+水解产生H +）；②从曲线可以看出，随着温度的变化，NH 4Cl 的溶解度几乎没有发生太大的变化，只能蒸发溶剂得到晶体，再进行后续操作，答案为蒸发浓缩，趁热过滤；③从表格中数据可以知道，NH 4Cl 在337.8℃分解，生成NH 3和HCl ，而此温度下，ZnCl 2没有熔化，也没有分解，因此可以利用NH 4Cl 的分解，收集产物再次合成NH 4Cl ，答案为加热NH 4Cl 粗品至340℃左右，NH 4Cl = NH 3 + HCl ；收集产物并冷却，NH 3 + HCl=NH 4Cl ，得到纯净NH 4Cl ；（3）Fe 3＋的检验常用KSCN 溶液，如果溶液中有铁离子，生成红色物质；没有Fe 3＋就不会变红，答案为KSCN 溶液，不变红；（4）从实验ⅰ知道，先加入双氧水，MnO 2不溶解，只做催化剂，而通过实验ⅱ可知，先加入硫酸，固体溶解，且有气体冒出，气体为氧气，则MnO 2作了氧化剂，双氧水作了还原剂。